Grotte des Fraux : échanges thermiques intérieur / extérieur

Suite à l’analyse des températures enregistrées sur près d’une année en 4 points de la grotte des Fraux, Delphine Lacanette (UMR 5295 Bordeaux 1) a mis en évidence des échanges thermiques entre la grotte et l’extérieur, plus sensibles au cours de la période hivernale, principalement la nuit : l’air plus froid est plus lourd et descend dans la cavité dont la température est alors plus élevée.

Afin de déterminer avec plus de précision jusqu’où l’air extérieur circule dans la cavité, de nouveaux capteurs de température autonomes ont été positionnés au mois de mars autour de la zone d’entrée (secteurs 1, 3 et 12). L’acquisition se fera toutes les 30 minutes jusqu’au printemps 2014. Un capteur a été positionné à l’extérieur de la cavité dans le but de vérifier la correspondance entre les températures enregistrées sur Saint-Martin-de-Fressengeas et la station météorologique la plus proche.

Delphine Lacanette pose un capteur de température dans le secteur 12 de la grotte des Fraux

Delphine Lacanette pose un capteur de température dans le secteur 12 de la grotte des Fraux

Capteur de température placé dans un plancher stalagmitique du secteur 3 de la cavité.

Capteur de température placé dans un plancher stalagmitique du secteur 3 de la cavité.

 

Suivi climatique de la grotte des Fraux : bilan des premières mesures de température

Par Delphine Lacanette

Institut de Mécanique et d’Ingénierie – Bordeaux – UMR 5295, département TREFLE
 
 

Quatre capteurs de température ont été disposés dans la grotte des Fraux et ont enregistré les variations de température du 1er avril 2012 au 28 janvier 2013.

 

localisation des 4 capteurs de température (étoiles rouges) dans la groote des Fraux

localisation des 4 capteurs de température (étoiles rouges) dans la grotte des Fraux

 

Le premier capteur était positionné à l’entrée de la cavité, le deuxième au fond du réseau droit (secteur 6), les troisième et quatrième dans le réseau gauche (secteurs 18 et 19).

Le capteur de l’entrée a montré deux régimes au cours de l’année.

graphique des températures relevées par le capteur localisé près de l'entrée actuelle de la grotte

graphique des températures relevées par le capteur 1 localisé près de l’entrée actuelle de la grotte

 

Le premier, de mai à novembre, présente une évolution continue témoignant de peu d’échanges avec l’extérieur. En effet, l’air extérieur étant la plupart du temps supérieur aux 10 à 12 °C de l’entrée, il est plus léger et ne pénètre pas à l’intérieur de la cavité. De novembre à mai, on observe des alternances de température jour/nuit respectivement plus importantes et plus faibles que la température intérieure. Lorsque l’air extérieur est plus froid, il est plus lourd et descend dans la cavité. Lorsqu’il se réchauffe, il reste à l’extérieur. On assiste ainsi à une alternance de courants de convection et de stratifications successives au cours de la journée, et ceci pendant toute la période.

Les températures correspondant aux capteurs 2 et 4 présentent des variations assez proches, avec une amplitude de 0,14°C sur l’année. (Figure 3)

 

graphique des températures relevées par les capteurs 2 et 4.

graphique des températures relevées par les capteurs 2 (secteur 6)  et 4 (secteur 19).

 

La température au capteur 3 a une amplitude de 0,05°C, ce qui nous laisse penser que le secteur 18 est à une profondeur plus importante que les secteurs 6 et 19.

Le modèle numérique de terrain , en cours d’acquisition, permettra de confirmer ces hypothèses et d’affiner l’approche de modélisation de l’épikarst.

 

Suivi climatique de la grotte des Fraux

Dans le cadre de la programmation scientifique 2012-2014, le suivi climatique complet de la grotte des Fraux sera progressivement mis en place, sous la responsabilité de Delphine Lacanette. Lors de la mission de mars 2012, une première série de capteurs autonomes mesurant la température a été disposée dans la grotte. D’une précision de 0,02°C, ces capteurs ont été placés dans 4 secteurs de la grotte, qui ont a priori des comportements très différents les uns des autres.

Capteur autonome enregistrant toutes les 30 minutes la température dans la grotte des Fraux

L’autonomie de la batterie de ces capteurs est de 6 mois, ce qui nous permettra de nous faire une idée assez précise du comportement climatique de la grotte à cette échelle de temps (sans avoir besoin d’y retourner pour relever les valeurs ce qui perturberait la mesure).

Cette première installation constitue un préalable nécessaire à la mise en place d’un suivi climatique plus complet de la cavité. Nous avons en effet besoin de savoir dans quel régime se situe la grotte avant de choisir du matériel plus performant dans les gammes concernées.

À terme l’installation couvrira mieux les différents secteurs de la grotte, au moyen de sondes déportées reliées à des centrales. D’autres paramètres tels que l’humidité, le CO2 et la vitesse de l’air seront également enregistrés par Delphine, en plus de la température, de manière ponctuelle ou continue.

Pose d’un capteur autonome dans le secteur 19